科学技术史（第2版） 第二篇 课件 第十四章 研究电磁及其关系

第十四章研究电磁及其关系Contents目录对磁的研究对静电的研究发现电流和发明电池电动力学的诞生壹贰叁肆行业PPT模板/hangye/对磁的研究古代中国人发明了磁针，宋代沈括的《梦溪笔谈》一书还记录了地磁偏角现象。指南针传到欧洲后被用于环球航行，英国伊丽莎白女王的御医吉尔伯特在研究天然磁针和地球磁场时，断定地球本身的作用相当于一个大磁石，并解释了地磁倾角现象。1750年，剑桥大学的米歇尔做了磁极扭秤实验。扭秤实验对静电的研究古代人已经知道，琥珀和皮毛、玻璃和丝绸摩擦后会吸起轻小物体，这实际上是静电引力。吉尔伯特也研究过物体之间的摩擦起电现象。德国人盖里克造了一台起电机——用手与转动的硫黄球摩擦，使球体和人体都带电。1709年，德国人豪克斯比用玻璃代替盖里克的硫黄，造了一台玻璃球起电机。豪克斯比法国人杜费在重复人体导电实验后，发现自然界存在两种电。1745年，德国人克莱斯特在一次实验中使小玻璃瓶中所装的铁钉跟起电机上的导体接触，发现铁钉带上了强烈的电。荷兰莱顿大学的穆欣布罗克发明了莱顿瓶。1767年，英国人普列斯特里通过实验证明：空心带电体对空腹内的电荷没有作用。这便是所谓静电屏蔽作用。莱顿瓶法国的工程师库仑在1783年发现：两个点电荷之间的作用力大小与其电量乘积成正比，与距离成反比，作用力在两点连线上。本杰明·富兰克林通过实验发现，电是一种可以流动的普通元素，在所有物质中都存在。1752年，他用风筝把雷雨中的电引下来使莱顿瓶充电，并使人感到了电震。在1753年，俄国人罗蒙诺索夫和利赫曼也通过架在屋顶上的“雷电器”研究闪电，利赫曼为此还失去了生命。本杰明·富兰克林发现电流和发明电池莱顿瓶储存的电会在瞬间释放，不能提供持续不断的电流。但电学实验的普及，导致发现了持续不断的电流。意大利医生伽伐尼1780年开始用蛙腿做动物电实验。伽伐尼于1791年发表了《论肌肉运动中的电作用》一文。1800年3月，伏特根据他的发现制成了用锌板和铜板作为两极的伏特电堆，这是世界上第一个可以产生稳定、持续电流的电池。意大利医生伽伐尼蛙腿实电动力学的诞生电流的发现促进了电的研究和发明，最后导致了电动力学的诞生。1820年，丹麦哥本哈根大学的奥斯特教授在做物理实验时偶然发现：电流通过铂丝时，铂丝下罗盘的磁针会发生偏转。1820年，法国人毕奥和萨伐尔给出了关于电流元在周围空间一点上所产生的磁场强度的大小和方向的矢量表达式：毕奥萨伐尔定律。奥地利人施威格则很快发明了电流计。丹麦奥斯特1820年9月，安培实验发现：通电导体不但会对磁针发生作用，两根通电导体还会相互作用。3年后，安培完整地发现了电流使磁体偏斜的方向定律——安培定律（右手螺旋定则），并给出了这一定律的完美的数学形式（安培定律和安培环路定律）。1825年，德国物理学家欧姆通过实验发现：导线中的电流和电位差有正比关系，这二者的比值便是导线的电阻；而电阻与导线的长度成正比，与其截面积成反比。这便是著名的欧姆定律。德国物理学家欧姆英国化学家戴维的助手法拉第自1822年以来一直尝试把磁转化成电。1831年，他终于成功了。电磁感应定律的发现，为发电机和电动机的制造奠定了理论基础，法拉第也是这方面的先驱。法拉第在1833年还发现了电解中的两条定律：电解产物的数量与所消耗的电量成正比；由相同电量产生的不同电解产物间有当量关系。这两项发现为电化学工业奠定了基础。法拉第电磁学理论的大厦是由英国人麦克斯韦最后完成的。在领略到法拉第成就的意义之后，麦克斯韦企图用优美的数学形式来表达它。1855年，他用一个矢量微分方程和几何图像说明了电力线与磁力线之间的空间关系。1886年，德国人赫兹发明了检波器。麦克斯韦1873年出版的《电磁学通论》，与牛顿的《自然哲学的数学原理》和达尔文的《物种起源》一样，都被视为科学巨著。德国人赫兹小结吉尔伯特研究天然磁针和地球磁场时断定地球相当于一块大磁石，并解释了地磁倾角现象。盖里克制造起电机，发现电可通过金属杆传导给另一个物体。豪克斯比、格雷、杜费等人对静电的性质有所发现。穆欣布罗克发明了存贮静电的莱顿瓶，使电学实验更普遍和方便。普列斯特里发现了静电屏蔽作用。卡文迪许证明静电荷处于导体表面，静电引力跟带电体之间的距离成反比。库仑发现两个点电荷之间的作用力与其电量乘积成正比，与距离成反比，作用力在两点连线上。富兰克林用风筝实验证明天上的电和地上的电是一回事，还发明了避雷针。思

考

题1、了解吉尔伯特对磁的研究。2、了解盖里克、格雷、杜费、克莱斯特和穆欣布罗克、普列斯特里、卡文迪许、库仑等人对静电的研究。3、了解富兰克林等人对天空闪电的研究。4、电流是怎样发现的？这一发现导致了什么结果？5、伏特电池的发明对科学研究有什么意义？6、奥斯特、法拉第、楞次、麦克斯韦、赫兹等人的贡献分别是什么？他们的发现之间有何实质性联系？延伸阅读1、［美］弗·卡约里：《物理学史》，戴念祖译，范岱年校，内蒙古人民出版社，1981。2、［英］杰姆斯·克勒克·麦克斯韦：《电磁通论》上下卷，戈革译，武汉出版社，199